打包机液压系统设计

XX大学

课程设计（论文）

200KN牧草打包机液压系统设计

学 院 年级专业 学生姓名 指导教师

目 录

第1章 打包机简介 ............................................................. 错误!未定义书签。 第2章 液压系统的设计......................................................................................3 2.1 工况分析，确定液压系统的主要参数...........................3 2.1.1 液压缸的载荷组成与计算..................................3 2.1.2 初选系统工作压力........................................4 2.1.3 计算液压缸的主要结构尺寸................................4 2.1.4 计算液压缸的实际工作压力................................5 2.1.5 计算液压缸的实际工作压力................................6 2.2 确定系统方案和拟定液压系统图...............................6 2.3 液压元件的选择与设计.......................................7 2.3.1 液压泵的选择............................................7 2.3.2 液压阀的选择............................................8 2.3.3 附件的选择..............................................8 2.3.4 管道内径的确定..........................................9 2.3.5 确定油箱的有效容积.....................................10 第3章 总结 ...................................................................... 1错误!未定义书签。

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第1章 打包机简介

打包机又称捆包机或捆扎机，是使用捆扎带缠绕产品或包装件,然后收紧并将两端通过热效应熔融或使用包扣等材料连接的机器。打包机的功用是使塑料带能紧贴于被捆扎包件表面，保证包件在运输、贮存中不因捆扎不牢而散落，同时还应捆扎整齐美观。

分类：

1.按用途分：废纸打包机、金属打包机、秸秆打包机、棉花打包机、塑料打包机等

2.按性能分:自动打包机、半自动打包机、手动打包机等

3.按机理分：无人化打包机，全自动水平式打包机，全自动穿剑式打包机，全自动加压穿剑式打包机，全自动加压式打包机，手提式打包机等。

常见的打包机类别特点：

1 手动打包机：使用手动操作，分体式工具，手动拉紧器（STTMR）配合手动咬扣器（STTR）使用。适用行业：钢管、钢卷、线材、裁剪分条等圆形或不规则平面包装。操作方式：手动拉紧器，与手动咬扣器配合使用。特性:使用手动操作，坚固耐用，保养方便。

2 全自动打包机：全自动打包机适用：广泛用于食品、医药、五金、化工、服装、邮政等行业，适用于纸箱打包、纸张打包、包裹信函打包、药箱打包、轻工业打包、五金工具打包、陶瓷制品打包、汽车配件打包、日化用品打包、文体用品打包、器材打包等各种大小货物的自动打包捆扎。特点：模块式铝合金弓架设计，拆装方便；采用全自动化设计，操作使用更为方便；捆包的最大尺寸由弓架决定，弓架可根据用户的需要定制；电机、减速器、凸轮、紧缩臂运作；打包紧力卓越，故障少，维修方便；打包动作柔和，耐用性卓越，打包功能完善；打包结束后电机马上停止，省电实用。

3 金属打包机：适用行业：钢铁、金属制造业、合板、木业、电子业、物流业等。操作方式：手动拉紧切带一次完成。容易维修，容易进入且只换少数零件。损坏零件，客户可自行更换。符合人体工学设计,机身平衡性佳,带宽及切刀可以任意调整。

4 打包封箱机：适用：广泛用于食品、医药、日化、等行业，适用于纸箱打包、纸张打包、药箱打包、轻工业打制品包、日化用品打包等各种大小货物的打包捆扎。特点：设有多重保护装置，如超载，缺相，漏电等，保证设备安全正常使用。捆扎机采用免加油结构，维护简单，清洁卫生。捆扎机采用无触点开关，工作准确可靠，寿命长。

5 半自动打包机

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本系统是液压牧草打包机，有三个液压缸完成动作：主缸，横移缸。仓门缸。主缸对牧草料进行压缩，分三次加料后压缩，前两次压力控制，最后一次位置控制。当主缸对牧草料压缩完毕后，主缸退回，仓门缸开门，横移缸工进，将压缩后的牧草料推出。最后横移缸回程，仓门缸回程。完成一次打包工序。

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第2章 液压系统的设计

2.1 工况分析，确定液压系统的主要参数

2.1.1 液压缸的载荷组成与计算

（1） 工作载荷Fg

主缸：Fg=200KN 横移缸：Fg=10KN 仓门缸：Fg=1KN （2） 摩擦载荷Ff

静摩擦力：主缸：Ff=1KN 横移缸：Ff=2KN 仓门缸：Ff=0.8KN 动摩擦力：主缸：Ff=0.5KN 横移缸：Ff=1KN 仓门缸：Ff=0.4KN （3） 惯性载荷Fam•v t主缸：Fa=5N 横移缸：Fa=4N 仓门缸：Fa=4N

以上三种载荷之和称为液压缸的外载荷Fw

空载前进时：主缸：FwFf动=0.5KN 横移缸：FwFf动=1KN 仓门缸：FwFf动=1.4KN 工进遇到载荷时：FwFgFf静Fa

主缸：Fw=201KN 横移缸：Fw=12KN 仓门缸：

Fw=1.8KN

推动载荷工进时：FwFgFf动

主缸：Fw=200.5KN 横移缸：Fw=11KN 仓门缸：

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Fw=1.4KN

回程时：主缸：FwFf动=0.5KN 横移缸：FwFf动=1KN 仓门缸：FwFf动=1.4KN

除外载荷Fw外，作用在活塞上的载荷F还包括液压缸密封处的摩擦阻力，由于各种缸的密封材质和密封形式不同，密封阻力难以精确计算，一般估算 FFwm m-----液压缸的机械效率，取0.9

主缸：空载前进时：F=0.56KN 工进遇到载荷时：F=223.3KN 推动载荷工进时：F=222.8KN 回程时：F=0.56KN

横移缸：空载前进时：F=1.1KN 工进遇到载荷时：F=13.3KN 推动载荷工进时：F=12.2KN 回程时：F=1.1KN 仓门缸：空载前进时：F=1.6KN 工进遇到载荷时：F=2KN 推动载荷工进时：F=1.6KN 回程时：F=1.6KN

2.1.2 初选系统工作压力

农业机械工作压力10～18Mpa 初选12Mpa

2.1.3 计算液压缸的主要结构尺寸

（1）确定主缸的活塞及活塞杆直径

主缸最大载荷为223.3KN，工作在活塞杆受压状态 活塞杆直径D4F0.156m

πp1p212（其中：p1=12Mpa 背压---p2=0.5Mpa φ = d∕D =0.5） 取主缸活塞直径D0.16m 活塞杆直径d0.5D0.08m （2）确定横移缸的活塞及活塞杆直径

横移缸最大载荷为13.3KN，工作在活塞杆受压状态

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活塞杆直径D4F0.061m 2πp1p21（其中：p1=5Mpa 背压---p2=0.5Mpa φ = d∕D =0.5） 取横移缸活塞直径D0.063m 活塞杆直径d0.032m （3）确定仓门缸的活塞及活塞杆直径 仓门缸最大载荷为2KN 活塞杆直径D4F0.063m 2πp1p21（其中：p1=1Mpa 背压---p2=0.5Mpa φ = d∕D =0.55） 取仓门缸活塞直径D0.063m 活塞杆直径d0.032m

2.1.4 计算液压缸的实际工作压力

执行原件 主缸 工况 空载前进 遇载 推载工进 回程 横移缸 空载前进 遇载 推载工进 回程 仓门缸 启动 工进 回程

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载荷 0.56KN 223.3KN 222.8KN 0.56KN 1.1KN 13.3KN 12.2KN 1.1KN 2KN 1.6KN 1.6KN 背压p2 0.5Mpa 工作压力p1 0.4Mpa 11.5Mpa 11.5Mpa 0.7Mpa 0.7Mpa 4.6Mpa 4.3Mpa 1.2Mpa 1.0Mpa 0.9Mpa 1.5Mpa 公式 p1Fp2A2A1Fp2A1 A2 p1 p1Fp2A2A1 p1Fp2A1A2 p1Fp2A2A1 p1Fp2A1A2 燕山大学液压系统课程设计（论文）

2.1.5 计算液压缸实际所需流量

执行元件 工运动速度（m/s） 况 主缸 前0.03 进 回0.04 程 横移缸 前0.03 进 回0.04 程 仓门缸 前0.02 进 回0.03 程 结构参数（m3） A1A22D0.02 4流量（L/s） QAv0.6 （36L/min） Q0.6 2Dd20.015 4A10.0031 A20.00215 A10.0031 A20.00215

（5.6L/min0 Q0.093 Q0.086 Q0.062 （3.9L/min） Q0.065 2.2 确定系统方案和拟定液压系统图

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2.3 液压元件的选择与设计

2.3.1 液压泵的选择

（1）液压泵工作压力的确定

ppp1p

p1-----液压执行元件最高工作压力，本系统p111.5Mpa

p-----泵到执行元件间总的管路损失。从泵到缸之间串接有一个液控

单向阀，一个单向节流阀和一个换向阀；取p0.5Mpa

pp11.50.5Mpa12Mpa

（2）液压泵流量的确定

qvpKQmax

K----系统泄漏系数；取1.2

Qmax----系统最大流量；当主缸回程同时仓门缸前进时系统流量最大

Qmax0.60.062q溢0.712Ls 其中q溢----溢流阀最小溢流量；

取0.05（L/s）

qvp1.20.7120.8544Ls51.2Lmin

（3）选择液压泵规格

根据以上求得的pp和qvp值，按系统中拟定的液压泵形式，从产品样本或设计手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%～60%。

本系统中选V4型恒功率变量叶片泵。型号为V4-10/32RA01ML16A1 排量为32ml/r 转速为1000～1800r/min （32～57.6L/min） 压力为16Mpa

（4）确定电动机的功率

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PPpqVP16106p3218001066021.9KW 0.7式中 pp----液压泵的最大工作压力（pa） qVP----液压泵的流量（m3s）

p----液压泵的总效率；取0.7 （叶片泵）

(5) 电动机型号的选择：Y3 100 L1 - 4

机座号选180M （同步转速3000r/min，功率22KW）

2.3.2 液压阀的选择

选择阀的依据是系统的最高压力和通过阀的实际流量以及阀的操纵，安装方式等。 各阀选择如下：

电磁换向阀：4WE6H61B/AW220RZ4 (六通经，流量80L/min) 减压阀：ZDR6DP1-30B/75Y

ZDR6DP1-30B/25Y (六通径，21Mpa，流量30L/min) 叠加式液控单向阀：Z2S6-40B (六通径，31.5Mpa，流量30L/min) 叠加式双单向节流阀：Z2FS6-30B/S2 (六通径，31.5Mpa，流量80L/min) 电磁溢流阀：DBW/DA1-30B/315W220R (板式连接，十通经，31.5Mpa，流量200L/min)

2.3.3 附件的选择

（1）滤油器的选择

滤油器在液压系统中滤除外部混入或者系统运转中内部产生的液压油中的固体杂质，使液压油保持清洁，延长液压系统的使用寿命，保证液压系统的工作可靠性。

滤油器的选择应注意以下几项：

1、具有足够的通油能力，压力损失小； 2、过滤精度应满足设计要求； 3、滤芯具有足够的强度；

4、滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度长时间工作； 5、滤芯的更换，清洗及维护方便。 本液压系统选择的滤油器：

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吸油过滤器：XU-B80100 （过滤精度100um）

高压过滤器：ZU-H6310BS (过滤精度10um，安装在泵出口处) （2）空气滤清器的选择

当系统工作时，油箱内油面时而上时而下降，上升时由里向外排出空气，下降时由外向里吸入空气。为净化油箱内的油液，油箱盖板上垂直安装空气滤清器，用以过滤吸入的空气，同时兼作注油口使用。每注入新的工作油液，须经过滤再注入油箱，滤除油液中的脏物颗粒。在液压系统中，净化工作油是相当重要的环节。空气滤清器维持油箱内油液的清洁度，防止脏物颗粒从外部进入油箱，又能延长油液及元件的工作周期及使用寿命，从而保证了液压系统的正常工作。此外，液压系统工作时，空气滤清器能维持油箱内压力和大气压力相平衡，从而避免了泵可能出现空穴现象。

本系统所选用的空气滤清器为QUQ2-20 （3）压力表开关选择 KF-L8/20E （4）加热器的选择

采用油箱内的加热器时，要把它们设置得低于液面，以保证始终被油液淹没。采用电加热器时要考虑其表面功率密度为液压油液所允许以免油液过热变质。电加热器的表面功率密度不得超过3W/cm2，最高护皮温度不得超过1200C，应配备与系统的温度控制无关的单独的温度控制装置。应设置连锁保护装置，阻止加热器工作。把电加热器设在流速更快的主泵吸里时换热效果和对油液的保护都会好一些。但为保证主泵的吸油条件应采用辅助泵升压供油。

本系统所选用加热器为GYY4-220/6 （5）各仪表的选择

液压系统中常备的仪表主要是压力表和温度计，液位计。进行系统工况监测与故障诊断。

本系统所选用压力表为Y-60R-ML1-16 温度计为WSS-300 液位计为YWZ-80

（6）压力继电器选择 HM16-1X/210K41 （7）截止阀的选择

本系统选择低压球阀，型号为3PC-Q11F-16P

2.3.4 管道内径的确定

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（1）泵吸：流量qv72.5L 允许流速：v0.85m

sd4qv0.043m vmin0.0012m3s

选标准值40mm

（2）泵排：流量qv0.0012m 允许流速：v4m

s d4qv0.020m v3s

选标准值20mm

相应的管接头选择M272

2.3.5 确定油箱的有效容积

Vaqv50.056m30.28m3

其中：a----经验系数，本系统取5

qv----液压泵每分钟排出压力油的容积（m3）

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第3章 总结

为期三周的液压系统课程设计就要结束了，自己感觉收获颇丰，通过课程设计，巩固了大学所学的知识，尤其是对专业知识有了更深一步的了解，对自己所学的专业有了更深一步的了解和热爱。

课程设计中，通过对实际系统的设计，明显感觉到自己知识的不足，在设计中遇到了很多问题，通过查阅大量的资料，一定程度上补充了这些不足，但很多还是通过老师的指导才找到了解决的方法，在这期间，老师每周两次的答疑对我的帮助很大，使我少走了很多弯路。自己认真钻研再加上老师的悉心点拨使得我对相应的知识记忆颇深。在此再一次感谢刘涛老师！

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